跟我学设备维修电工-1、线性电路基础（之二）

1.3交流电

一、单相交流电三要素

u=Umsin(ωt+θ)

几个知识要点：

1、

交流电的三要素：最大值、角频率、初相角

图1-5：单相交流电（θ<0）

2、角速度：ω=2πf

要知道中国工业、民用电网频率为“工频”，数值为50赫兹。

**拓展思考：日光灯每分钟闪烁多少次？

3、有效值：以一个周期内不适相当于同等不适的直流电来表示交流电的有效值。

以电流为例：

I^2RT=(i^2R)在一个周期内（0-T）的积分

所以有：

一般所说的电流、电压都是指有效值。

4、交流电最大值和有效值的联系

5、万用表测量交流电压和电流的指示值是有效值。

例：关于交流电路的计算

220V工频的公式会写吗？如已知电流为1A，α=0。

ω=2πf=2*3.14*50=314

i=Imsin(ωt+α)=√2 sin314t

二、单相电计算

（一）对纯电阻电路，交流电路如何算？

用U、I的有效值来计算，方法与直流电路相同。只是写出函数时，要按三要素公式来写。

例：1A直流、1A交流同时通过一个电阻，如何计算有效值？

（二）相同频率纯电阻电路交流电流加减

根据平行四边形计算。

把握有效值相加的原则：也就是说，相加后的合成电流不适与两个电流单独不适的和相等。

（三）复阻抗

如果不是电阻电路，包括L、C等，就需要按复数方法计算，涉及三角函数相关算法，本次不要求掌握细节，但要懂得基本概念。

如下图的RLC电路：

图1-6：RLC电路

复阻抗Z=R+jX =R+j(XL-XC) =R+j(ωL-1/ωC)

其中：

电阻=R、电抗=X

感抗=XL= ωL

容抗=XC=1/ωC

**拓展思考：为什么用电抗器来限流（扼流），用电容器来旁路？

如果电抗=0，则为纯电阻电路，<0则为容性电路,>0则为感性电路

图1-7：复阻抗向量

记住如下特点：

电感电路电压超前于电流，电容电路电流超前于电压

。具体相位差，需要计算确定。

复阻抗电路的加减要完全用矢量运算方法来计算，与前面的方法完全不同。由于电路中各支路的阻抗相角不同，所以计算出来的电流、电压也有不同的相角，表现在坐标中，就是过零的时刻不同。

关于矢量的计算方法：

1）两个矢量相加：使用平行四边形法则，计算矢量和。

2）两个矢量相乘：幅值相乘，相角相加。

3）两个矢量相除：幅值相除，相角相减。

（四）认识工厂的负载环境

工厂里的负载是以感性为主的，如电机、变压器、电磁阀、接触器。也包括特定场合的电容性负载，如变电间的补偿电容、电源的滤波电容、浪涌的吸收电容、单相电机的移相电容等。

我们必须更正习惯性思维，日常维修中要用阻抗而不是电阻的概念来考虑和分析问题。

正因为工厂负载绝大多数是感性的，所以变电间的功率因素补偿要用电容。补偿的目的，是为了使从变电间看，综合负载接近纯电阻负载，这样可以消除无功电流，从而使无功功率最小，这里应用的正是复阻抗的概念。

另，正因为我们的现场有电感，也有电容，所以某些特定的场合才会形成震荡、电压尖峰、浪涌等消极电特性，从而造成故障。

所以，了解我们的负载性质，对我们的故障维修分析有重要作用。

**拓展思考：回忆一下，工厂电感、电容属性除了正面作用外，还给我们带来过哪些麻烦？如何防范？

三、三相交流电

（一）概念

图1-8：Y形接法的变压器

波形图：

图1-9：三相交流电波形

相位联系：三相电压之间、三相电流之间，ABC依次相差120度。而电压、电流相差要看负载阻抗情况。

（二）对称星形接法

线电压与相电压，线电流与相电流联系

电压联系：U线=√3*U相

电流联系：I线= I相

（三）对称角形接法

线电压与相电压，线电流与相电流联系

电压联系：U线=U相

电流联系：I线=√3 *I相。

（四）复杂三相电路

所谓复杂三相电路主要体现在：

1）三相负载是不平衡，即不对称的；

2）负载不是纯电阻的。

这样的电路，幅值、相位差都没有以上的规律，需要化简到单相电路来分析。不做为此次复习内容。

但我们要了解两个重要的知识点：

1、我们的现场实际上都是不平衡的三相电路。在配置负载时，我们要尽量把三相负载配置平衡，所以我们才经常用对称电路来分析问题。当三相负载严重不平衡时，可能造成三相电器（如三相异步电动机）的电源电压不平衡，引发故障或损坏。

拓展思考：你测试和了解过车间负载的三相不平衡情况吗？不平衡负载主要有哪些？我们需要做什么？

2、中性线的作用是：

1）获得220VAC的相电压。

2）在三相负荷不均衡时，把每相电压始终钳制在220VAC。

如果出现中性线开路，在负荷不均衡时，将造成三相电压不平衡，直接导致电器损坏。如电动机三相不平衡，可能导致转速下降，不适甚至烧毁；其它用电电器过压或欠压，不能正常工作等。

拓展思考：三相五线制系统中，中性线、地线是接在一起的。能否用电柜的外壳做正式工作电源？为什么？

四、单相变压器的三种功率

有功功率P = UIcosφ

无功功率Q = UIsinφ

视在功率S = UI

S2=P2+Q2

五、三相变压器的功率

有功功率P=√3UIcosφ

无功功率Q= √3UIsinφ

视在功率S=√3UI

UI指线电压、线电流

S2=P2+Q2

本节要点复习：

（1）直流电路的计算。

（2）单相交流电的三要素。

（3）复阻抗的算法。

（4）三相交流电的电压、电流联系。

（5）了解功率、功率因素等概念和算法。